主要内容

具有半连续和基数约束的投资组合优化

这个例子展示了如何使用投资组合对象来在执行投资组合优化时直接处理半连续和基数约束。投资组合优化是指在一定的投资约束条件下,实现收益最大化或风险最小化的资产配置。的投资组合类是基于Markowitz Mean-Variance Optimization框架设计和实现的。均值-方差优化框架处理的问题,其中回报是预期的投资组合回报,风险是投资组合回报的方差。使用投资组合类,你可以最小化有效边界(EF)上的风险,最大化EF上的回报,最大化给定风险的回报,最小化给定回报的风险。你也可以用PortfolioCVaRPortfolioMAD类,以指定半连续和基数约束。该优化问题集成了群约束、线性不等式约束、周转约束、跟踪误差约束等约束条件。这些约束被表述为非线性规划(NLP)问题,连续变量用资产权重表示 x

半连续约束和基数约束是另外两种常见的投资组合约束,它们通过添加二元变量在数学上得到表述 v

  • 一个断断续续的约束限制资产的分配。例如,您可以使用此约束将已分配资产的已分配权重限制在5%到50%之间。通过使用这个约束,您可以避免非常小或大的位置,以最大限度地减少搅拌和运营成本。用数学公式表示这种类型的约束,一个二元变量 v 是必要的, v 01.的值0表明资产是不分配和值1表明资产分配。数学形式是 v x 乌兰巴托 v ,在那里 v 01.将这种类型的约束指定为“条件”BoundType投资组合类使用setBounds函数。

  • 一个基数约束限制最优配置中的资产数量,例如,对于一个包含100种资产的投资组合,您可以指定20到40种资产之间的最优投资组合配置。这种能力有助于限制位置的数量,从而降低操作成本。为了用数学公式表示这种类型的约束,二进制变量表示为 v 是必要的, v 01.的值0表明资产是不分配和值1表明资产分配。数学形式是 MinNumAssets 1 NumAssets v MaxNumAssets ,在那里 v 01.属性来指定这种类型的约束“MinNumAssets”“MaxNumAssets”约束的投资组合类使用setMinMaxNumAssets函数。

有关半连续和基数约束的更多信息,请参见算法

当半连续约束和基数约束用于投资组合优化时,会导致混合整数非线性规划问题(MINLP)。的投资组合类允许您配置这两个约束,特别是使用setBounds“条件”BoundType,基数约束使用setMinMaxNumAssets.的投资组合类自动生成数学问题并验证指定的约束。的投资组合类还提供了内置的MINLP求解器和灵活的求解器选项,您可以使用setSolverMINLP函数。

这个例子演示了投资组合对象具有半连续和基数约束,并使用BlueChipStockMoments数据集,其中包含30个资产。

负载BlueChipStockMomentsnumAssets =元素个数(AssetList)
numAssets = 30

限制每个分配资产的最小权重

创建一个完全投资的投资组合,只有多头头寸: x 0 总和 x 1 .这些是由setDefaultConstraints

p =组合(“AssetList”AssetList,“AssetCovar”AssetCovar,“AssetMean”, AssetMean);p = setDefaultConstraints (p);

假设您希望避免非常小的头寸,以最大限度地减少流失和运营成本。通过设置约束,添加另一个约束,将分配的头寸限制为不小于5% x 0 x 0 05 使用setBounds与一个“条件”BoundType

pWithMinWeight = setBounds(p, 0.05,“BoundType”“条件”);

为两者绘制有效边界投资组合对象。

重量= estimateFrontier (p);wgtWithMinWeight = estimateFrontier (pWithMinWeight);图(1);plotFrontier (p,重量);持有;plotFrontier (pWithMinWeight wgtWithMinWeight);持有;传奇(“基线组合”“与minWeight约束”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为E、f、f和空白f的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象表示具有最小权重约束的基线组合。

从图中可以看出投资组合物体有几乎相同的有效边界。然而,具有最小重量要求的那个更实用,因为它防止了接近零的位置。

检查带有默认约束的投资组合的最优权重,看看在每个最优配置中有多少资产低于5%的上限。

托勒=每股收益;sum(重量>托勒&重量< 0.05)
ans =1×105 7 5 4 2 3 4 2 0 0

使用estimateFrontierByReturn为了在两种情况下的边界上获得目标回报,研究投资组合的组成。

targetRetn = 0.011;pwgt = estimateFrontierByReturn(p, targetRetn);pwgtWithMinWeight = estimateFrontierByReturn(pWithMinWeight, targetRetn);

画出两者的组成投资组合对象包含30个资产。

图(2);barh ([pwgt pwgtWithMinWeight]);网格包含(投资的比例) yticks (1: p.NumAssets);yticklabels (p.AssetList);标题(“资产配置”);传奇(“没有最小重量限制”“具有最小重量限制”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为Asset Allocation的axes对象包含2个bar类型的对象。这些对象表示没有最小权重限制,有最小权重限制。

只显示分配的资产。

idx = (pwgt>toler) | (pwgtWithMinWeight>toler);barh ([pwgt (idx) pwgtWithMinWeight (idx)]);网格包含(投资的比例) yticks (1: sum (idx));yticklabels (p.AssetList (idx));标题(“资产配置”);传奇(“没有最小重量限制”“具有最小重量限制”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为Asset Allocation的axes对象包含2个bar类型的对象。这些对象表示没有最小权重限制,有最小权重限制。

限制分配资产的最大数目

使用setMinMaxNumAssets设置分配的资产的最大数目投资组合对象。假设你希望在最优投资组合中投资的资产不超过8种。用a投资组合对象,使用setMinMaxNumAssets

pWithMaxNumAssets = setMinMaxNumAssets(p, [], 8);重量= estimateFrontier (p);wgtWithMaxNumAssets = estimateFrontier (pWithMaxNumAssets);plotFrontier (p,重量);持有;plotFrontier (pWithMaxNumAssets wgtWithMaxNumAssets);持有;传奇(“基线组合”“与MaxNumAssets约束”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为E、f、f和空白f的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象表示基线组合,带有MaxNumAssets约束。

使用estimateFrontierByReturn找出在给定目标回报的边界上使风险最小化的分配。

pwgtWithMaxNum = estimateFrontierByReturn(pWithMaxNumAssets, targetRetn);

画出两者的组成投资组合对象包含30个资产。

idx = (pwgt>toler) | (pwgtWithMaxNum>toler);barh ([pwgt (idx) pwgtWithMaxNum (idx)]);网格包含(投资的比例) yticks (1: sum (idx));yticklabels (p.AssetList (idx));标题(“资产配置”);传奇(“基线组合”“与MaxNumAssets约束”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为Asset Allocation的axes对象包含2个bar类型的对象。这些对象表示基线组合,带有MaxNumAssets约束。

总和(abs (pwgt) >托勒)
ans = 11

计算已分配资产的总数,以验证最多只分配了8个资产。

总和(abs (pwgtWithMaxNum) >托勒)
ans = 8

限制分配资产的最小和最大数目

假设你想设定资产组合中分配的资产数量的上限和下限。使用setBounds指定允许分配的资产数量为5到10,分配的权重不小于5%。

p1 = setMinMaxNumAssets(p, 5, 10); / /设置最小值p1 = setBounds(p1, 0.05,“BoundType”“条件”);

如果分配了资产,就必须清楚地定义该资产的最小权重要求。这是用setBounds与一个“条件”BoundType.否则,优化器无法评估分配了哪些资产,也无法制定MinNumAssets约束。有关详细信息,请参见下界定义为空或零的条件边界

绘制有效边界,将此投资组合与只有默认约束的基线投资组合进行比较。

重量= estimateFrontier (p);wgt1 = estimateFrontier (p1);plotFrontier (p,重量);持有;plotFrontier (p1, wgt1);持有;传奇(“基线组合”“与MaxNumAssets约束”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为E、f、f和空白f的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象表示基线组合,带有MaxNumAssets约束。

等加权投资组合的资产配置

用这两种方法创建一个同等权重的投资组合setBoundssetMinMaxNumAssets功能。

numAssetsAllocated = 8;重量= 1 / numAssetsAllocated;p2 = setBounds(p,权重,权重,“BoundType”“条件”);p2 = setMinMaxNumAssets(p2, numAssetsAllocated, numAssetsAllocated);

当任何一个,或任何组合“条件”BoundTypeMinNumAssets,或MaxNumAssets时,将优化问题表述为混合整数非线性规划问题。的投资组合类根据指定的约束自动构造MINLP问题。

当与一个投资组合对象,您可以使用setSolverMINLP函数。在本例中,不使用默认的MINLP求解器选项,而是自定义求解器选项以帮助解决收敛问题。使用一个大的数字(50)“MaxIterationsInactiveCut”setSolverMINLP,而不是默认值30.MaxIterationsInactiveCut”.的值50有效地发现了最优资产配置的有效边界。

p2 = setSolverMINLP (p2,“OuterApproximation”“MaxIterationsInactiveCut”, 50);

绘制基线和等权重投资组合的有效边界。

重量= estimateFrontier (p);wgt2 = estimateFrontier (p2);plotFrontier (p,重量);持有;plotFrontier (p2, wgt2);持有;传奇(“基线组合”“平等的加权组合”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为E、f、f和空白f的轴对象包含2个类型为line的对象。这些对象表示基线投资组合,等加权投资组合。

使用estimateFrontierByRisk为了优化特定的风险级别,在本例中.05,以确定什么样的配置能使投资组合的回报最大化。

targetRisk = 0.05;pwgt = estimateFrontierByRisk(p, targetRisk);pwgt2 = estimateFrontierByRisk(p2, targetRisk);Idx = (pwgt>toler) | (pwgt2>toler);barh ([pwgt (idx) pwgt2 (idx)]);网格包含(投资的比例) yticks (1: sum (idx));yticklabels (p.AssetList (idx));标题(“资产配置”);传奇(“基线组合”“平等的加权组合”“位置”“最佳”);

图中包含一个轴对象。标题为Asset Allocation的axes对象包含2个bar类型的对象。这些对象表示基线投资组合,等加权投资组合。

使用“条件”BoundTypeMinNumAssets,MaxNumAssets带有其他约束的约束

可以为。定义其他约束投资组合对象使用功能。a的其他约束条件投资组合对象,如组,线性不等式,翻转,跟踪误差可以与“条件”BoundType“MinNumAssets”,“MaxNumAssets”约束。例如,使用setTrackingError

Ii = [15,16,20,21,23,25,27,29,30];%用于跟踪投资组合的资产指数trackingPort (ii) = 1 /元素个数(ii);q = setTrackingError(p, 0.5, trackingPort);

然后使用setMinMaxNumAssets添加限制以限制投资的最大资产数量。

q = setMinMaxNumAssets(q, [], 8);

在这些前面指定的约束之上,使用setBounds添加约束以限制分配资产的权重。您可以在mixed中使用约束BoundType值,“简单”意味着 x 乌兰巴托 “条件”意味着 x 0 x 乌兰巴托

允许资产进入trackingPortBoundType价值“条件”在最优分配中。

磅= 0 (q。NumAssets,1);乌兰巴托= 0 (q。NumAssets,1)*0.5; lb(ii) = 0.1; ub(ii) = 0.3; boundType = repmat(“简单”q.NumAssets 1);boundType (ii) =“条件”;q = setBounds(q, lb, ub,“BoundType”, boundType);

绘制有效边界:

plotFrontier (q);

图中包含一个轴对象。标题为E的轴对象包含一个类型为line的对象。

使用estimateFrontierByReturn找出在给定收益的情况下使风险最小化的配置0.125

targetRetn = 0.0125;pwgt = estimateFrontierByReturn(q, targetRetn);

按权重显示资产分配情况。

idx = abs (pwgt) >每股收益;assetnames = q.AssetList ';资产= assetnames (idx);重量= pwgt (idx);resultAlloc = table(资产,权重)
resultAlloc =7×2表资产重  ________ _______ {' JNJ} 0.1 0.19503{‘嗯’}{‘莫’}0.1485{“微软”}0.1 0.1 {PG的}{“京东商城”}0.2212 0.13527 {XOM的}

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